Местными сопротивлениями называются короткие участки трубопроводов, на которых происходит деформация потока, изменение скорости или направления движения жидкости

Общие сведения о местных сопротивлениях. Формула Дарси.

Коэффициент местного сопротивления (определение)

Внезапное расширение трубопровода, формула Борда.

Постепенное расширение трубы

Внезапное сужение трубопровода

Потери энергии при выходе из резервуара в трубу.

Потери энергии при постепенном сужении трубы - конфузор.

Поворот трубы

Общие сведения о местных сопротивлениях. Формула Дарси.

 

Поток жидкости, проходя, через сужение или расширение трубопровода  деформируется. При деформации возникают завихрения струек жидкости, из-за трения жидкости образуются  вихри и создаётся  гидравлическое сопротивление.

Местными сопротивлениями называются короткие участки трубопроводов, на которых происходит деформация потока, изменение скорости  или направления движения жидкости.

К местным сопротивлениям в трубопроводах и гидромашинах относят:

1) внезапные расширения,

2) постепенные расширения,

3) внезапные сужения,

4) постепенные сужения,

5) поворот потока на некоторый угол,

6) разветвления потока.

Работа сил трения в жидкости  превращается в тепловую энергию.  Потери энергии в местных сопротивлениях могут быть вычислены по скоростному напору по формуле Вейсбаха-Дарси

.

Коэффициентом  местного сопротивления называется  отношение  величины потерь к скоростному напору

      (1)       

где V – средняя скорость потока Q в сечении S.   Коэффициент  ζ(дзета) безразмерный, это доля потерь напора в скоростном напоре. Величина коэффициента зависит:

- от числа Рейнольдса,

- формы и размеров местного сопротивления,

- шероховатости его поверхностей,

- от степени их открытости запорных устройств.

Сечения трубопровода и скорости перед местным сопротивлением и за ним могут быть разными,  потери на местном сопротивлении  могут быть вычислены по скоростному напору перед сопротивлением или за ним. Коэффициент ζ может быть отнесен к любому из этих скоростных напоров и будет иметь разное значение, обратно пропорциональное скоростным напорам.

Формулу для определения коэффициента сопротивления теоретически получена только для внезапного расширения. Значения коэффициентов местных сопротивлений  определяются экспериментально. Их величины приводятся в гидравлических справочниках [1].

При экспериментальном определении коэффициентов учитывается влияние  условий подхода жидкости к местному сопротивлению.  Возмущение в потоке в связи с наличием в трубе местного сопротивления начинается до местного сопротивления и заканчивается после него. При близком расположении местных сопротивлений экспериментальный общий коэффициент сопротивления может быть меньше арифметической суммы  коэффициентов, приведенных в справочнике.  Коэффициенты в справочниках надо рассматривать как средние и при необходимости проводить экспериментальные исследования по их определению.

При ламинарном режиме движения и малых числах Re=Fин/Fв.тр. < 2300,  в потоке преобладают силы вязкостного трения над силами инерции, коэффициенты сопротивления зависят от числа Re

,

где коэффициенты А и b приводятся в справочниках или могут быть найдены по данным экспериментов.

При больших числах Re >> 2300 ÷10⁵ в потоке преобладают силы инерции над силами вязкостного трения, коэффициенты местных сопротивлений не зависят от Re